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GÉNÉRATEUR DE DOCUMENTS 3D INTERACTIFS PDF U3D Projet de Bachelor | RICHARD Mathieu | 2009.

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1 GÉNÉRATEUR DE DOCUMENTS 3D INTERACTIFS PDF U3D Projet de Bachelor | RICHARD Mathieu | 2009

2 PROJET DE BACHELOR Présentation U3D Projet Réalisation Conclusion 2009 PDB| Mathieu RICHARD 1/42

3 PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION Cadre Projet de Bachelor individuel sur 20 semaines (15 en cours et 5 à temps complet). Sujet proposé par lHEIG-VD et Mr Henri Röthlisberger Domaine Projet lié à linfographie et à la visualisation 3D Utilise un mécanisme de compression U3D sintègre au fichier.pdf 2009 PDB| Mathieu RICHARD 2/42

4 PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION Déroulement 3 parties Une étude théorique du format La réalisation de module dexportation Un projet pratique utilisant le module développé précédemment Planification Etude théorique: 7 semaines Réalisation modules: 7semaines Projet pratique : 5 semaines 2009 PDB| Mathieu RICHARD 3/42

5 PROJET DE BACHELOR Présentation U3D Projet Réalisation Conclusion 2009 PDB| Mathieu RICHARD 4/42

6 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION Présentation du U3D Général: Universal 3D - Standard de représentation de modèles 3D. Objectifs: Faciliter la visualisation et la réutilisation de modèles 3D dans tous types dapplications. Technologies: Compressé, utilisable en streaming, et non-propriétaire. U3D est le seul format de représentation 3D intégrable et visualisable dans Adobe Reader (depuis version 7) PDB| Mathieu RICHARD 5/42

7 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 5/42 Motivation Absence de Standard: Après 30ans dutilisation de la CAO, toujours aucun réel standard nexiste. U3D veut devenir le.Jpeg de la 3D. Pérennisation des données: Création dun format indépendant des plateformes dutilisations. Développé lusage de données 3D: Permet lutilisation des données dans tous types de logiciels à toutes les étapes du développement.

8 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 7/42 Intervenants: 3DIF: Consortium industriel fondé par Intel dont le but est de promouvoir lutilisation de 3D grand public. ECMA: Organisation de standardisation informatique. Historique: version1: 2004, aboutissement du travail du groupe TC43 réunit par ECMA. version2: 2005, U3D devient extensible. Cette version est soumise à la normalisation ISO. version3: Corrections apportées suites au processus de normalisation ISO. version4: Prise en charge des NURBS.

9 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 7/42 Fonctionnalités principales: Animations: U3D permet deffectuer différentes animations dun même modèle 3D. Extensibilité: Permet de correspondre au besoin du marché. Métadonnées: Permet dajouter des informations à nimporte quel élément du modèle. Niveau de détail ajustable (CLOD): Permet daugmenter ou de diminuer la complexité du modèle en fonction des besoins. Compression: Fichiers 3D légers.

10 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 8/42 Format : Format binaire: U3D est compressé et stocké en représentation binaire. Compression: Algorithme Right Hemisphere Adobe 3D Mesh Compression. Structure : Blocs de définitions: Définissent tous les éléments du modèle ainsi que leurs relations. Blocs de continuations: Définissent les caractéristiques dune entité du modèle.

11 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 9/42 Eléments : Graphe de scène: Structure en graphe composé dobjets et de transformations. Données et métadonnée : Chaque bloc contient des données et des métadonnées associées. Références externes: Les ressources peuvent dans de nombreux cas être intégré au fichier ou référencé dans des fichiers externes (textures, animations, objets,…)

12 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 10/42 Types de blocs : Nœuds: Groupes, modèles, lumières, vues. Générateurs Géométriques: Générateurs CLOD, listes de points, listes de lignes, NURBS. Modifieurs: Liste dopérations permettant dobtenir le rendus final dun objet (Animations, rendu, CLOD modifieurs,…). Ressources: lumières, vues, textures, matériaux, animations,…

13 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 11/42 Architecture : Palettes: Informations générales permettant de construire une entité du graphe. Il existe différente palettes classées par type : Modèle, lumière, vue, shader, matériaux, textures, animations, nœuds.

14 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 12/42 Architecture : Nœuds: Construisent la structure complète de la scène. Ils disposent des noms de leurs propriétés associées permettant dobtenir linformation correspondante dans les palettes.

15 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 13/42 Architecture : Modifieurs: Définissent le rendu final dune entité de la scène.

16 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 14/42 Fichier U3D: Séquence de blocs: Structure de la scène dans les blocs de déclarations, informations dans les blocs de continuations. Len tête principal permet didentifier la version dU3D, lencodage utilisé, la taille du fichier,…

17 U3D PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 15/42 Blocs: Chaque bloc est encapsulé dans un structure identique : Une champ block type permet didentifier linformation et les Tailles de connaitre la taille des Données a lire. Le contenu du bloc Se trouve dans la partie donnée.

18 PROJET DE BACHELOR Présentation U3D Projet Réalisation Conclusion 2009 PDB| Mathieu RICHARD 16/42

19 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 17/42 Cahier des charges Développer des outils permettant de générer des fichiers U3D à partir dun programme utilisant les librairies Java3D et OpenGL. Créer une application utilisant les librairies créées dans la première partie du travail.

20 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 18/42 JAVA3D Java3D est une librairie JAVA permettant la représentation de scène 3D sous forme de graphe. Java3D est un API de haut niveau permettant de disposer de la totalité de la scène à partir du nœud racine. Les informations sont donc structurées en arbres et sont divisées en 3 principales catégories ( Nœuds, Groupes, Composants de Nœuds).

21 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 19/42 Conversion JAVA3D en U3D 2 types dimplémentations ont été envisagées: Module dexportation complet: Conversion et écriture de la structure U3D à partir dun graphe Java3D. Module utilisant JReality: Conversion de Java3D en un graphe JReality puis utilisation du module dexportation existant.

22 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 20/42 Module complet dexportation Java3D Avantages: Rapide, pas de conversion inutile Modulable, correspond à nos besoin Inconvénients: Réécriture de lalgorithme de compression et du module décriture. Nécessite une préparation des données dans une structure adéquate.

23 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 21/42 Module dexportation Java3D JReality Avantages: Simple, conversion dans une structure existante Nombreux outils existants dans les librairies JReality. Inconvénients: Plus lent, passage par une strucutre avancé intermédiaire. Dépend de la maintenance du projet JReality.

24 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 22/42 Conversion JAVA3D en U3D Solution adoptée Module utilisant JReality. Motivations Complexité de lalgorithme de compression et du module décriture. Bénéfices des outils et de la maintenance existante.

25 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 10/19 Conversion OpenGL C/C++ en U3D 4 types dimplémentations ont été envisagées: Module dexportation complet: Conversion et écriture de la structure U3D à partir dOpenGL. Module utilisant OpenSceneGraph: Conversion de OpenGL en une structure OpenSceneGraphe puis exportation en réalisant un module complet ou à laide des librairies SourceForge. Module utilisant Flex/Bison: Exportation en utilisant une analyse syntaxique du fichier source OpenGL. Module utilisant les librairies Sourceforge: Conversion de OpenGL dans la structure ITF fournit par Souceforge puis exportation à laide des librairies.

26 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 25/42 Module complet dexportation C/C++ Avantages: Rapide, pas de conversion inutile Modulable, correspond à nos besoin Inconvénients: Réécriture de lalgorithme de compression et du module décriture. Nécessite une préparation des données dans une structure adéquate.

27 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 26/42 Module dexportation OpenSceneGraph Avantages: Double usage, OpenGL et OpenSceneGraph Structure de modélisation de la scène complète déjà existante. Inconvénients: Réécriture de lalgorithme de compression et du module décriture. Plus lent, passage par une structure avancé intermédiaire.

28 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 27/42 Module dexportation Flex/Bison Avantages: Aucune modification du développeur. Indépendant de lexécution du programme. Inconvénients: Complexité de lanalyse synthaxique. Réécriture de lalgorithme de compression et du module décriture.

29 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 28/42 Module dexportation SourceForge Avantages: Simple, conversion dans une structure existante. Outils dexportation et de visualisation intermédiaire disponible Inconvénients: Plus lent, passage par une structure avancé intermédiaire. Faible documentation et maintenance du projet

30 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 29/42 Conversion OpenGL C/C++ en U3D Solution adoptée Module utilisant les librairies SourceForge. Motivations Complexité de lalgorithme de compression et du module décriture. Bénéfices des outils existants. Seul solution réalisable dans le temps disponible.

31 PROJET PRESENTATION U3D PROJET RELISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 30/42 Conversion OpenGL C/C++ en U3D Solution adoptée Module utilisant les librairies SourceForge. Motivations Complexité de lalgorithme de compression et du module décriture. Bénéfices des outils existants. Seul solution réalisable dans le temps disponible.

32 PROJET DE BACHELOR Présentation U3D Projet Réalisation Conclusion 2009 PDB| Mathieu RICHARD 31/42

33 REALISATION PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 32/42 Cahier des charges module exportation Réaliser un outil permettant dexporter de manière simple une scène créée par le programmeur. La totalité des fonctionnalités dexportation ne sont pas nécessaires, la priorités des informations à exporter étant à définir.

34 REALISATION PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 33/42 JAVA Cube exporté via la module

35 REALISATION PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 14/19 Bilan Java Les librairies Java3D et JReality sont bien documentées, cest pourquoi il est agréable de travailler avec celles-ci. JReality offrent des possibilités de visualisation ou des outils permettant de simplifier grandement les calculs géométriques. Lexportation est actuellement fonctionnelle pour le géométrie et la position des objets.

36 REALISATION PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 14/19 C/C++ Le développement de la librairie C/C++ pour OpenGL à engendré davantage de difficultés. Les librairies SourceForge existantes sont uniquement compatible avec Visual C++, malgré de nombreuses tentatives afin de les faires fonctionner avec un autre IDE, je nai pas réussi. La recompilation complète des librairies est compliqué et fastidieuse.

37 REALISATION PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 36/42 Bilan C/C++ Les librairies SourceForges bien que officielles ne sont que très peu documentées et le projet navance guère. Le developpement dun module complet est compliqué et fastidieux bien que des codes C++ permettant deffectuer la compression sont founis dans le standard. Le module C/C++ ne fonctionne actuellement pas.

38 REALISATION PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 37/42 Cahier des charges exemple pratique Réaliser un outil permettant lintégration de fichier U3D à des documents pdf existants. Optionnel: Créer un module dexportation Java 3D permettant de manière simple lexportation dune scène Java3D. Dans un premier temps, le module dinsertion dans les Pdfs permettra de remplacer une image par une contenu 3D puis dans la mesure du temps aparti, permettra linsertion directement.

39 REALISATION PRESENTATION U3D PROJET REALISATION CONCLUSION 2009 PDB| Mathieu RICHARD 38/42 Bilan Réalisation Le fonctionnement du module nest pas complet à lheure actuelle. Celui-ci remplace limage mais le contenu 3D ne fonctionne pas alors que le fichier U3D est correct. Ce problème reste à solutionner au cours de la dernière semaine.

40 PROJET DE BACHELOR Présentation Modèle Implémentation Exemple Conclusion 2009 PDB| Mathieu RICHARD 39/42

41 CONCLUSION Présentation Modèle Implémentation Exemple Conclusion U3D est un standard, mais celui-ci est très compliqué à utiliser. On peut dailleurs le remarquer par le faible nombre doutil en faisant usage. La documentation, mis à part le standard très technique, est absente et certaines parties ne sont expliquées quen pseudo code (compression). U 3D est un format puissant, évolutif mais à utiliser actuellement uniquement si lon en a un réel intérêt étant donnée la complexité de sa mise en œuvre PDB| Mathieu RICHARD 40/42

42 PROJET DE BACHELOR 2009 PDB| Mathieu RICHARD 41/42 Q&A

43 WEBOGRAPHIE 0le%20design%20pattern%20commande.doc 0le%20design%20pattern%20commande.doc 2009 PDB| Mathieu RICHARD 42/42

44 GÉNÉRATEUR DE DOCUMENTS 3D INTERACTIFS PDF U3D Projet de Bachelor | RICHARD Mathieu | 2009


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